Các phương thức hoạt động của mạch điện
Đối với mạch điện, các chế độ đặc trưng nhất là chế độ tải, không tải và ngắn mạch.
Chế độ sạc… Xét hoạt động của một mạch điện khi nó được nối với một nguồn có điện trở R bất kỳ (điện trở, đèn điện, v.v.).
Dựa trên Định luật Ohm NS. vân vân. c. nguồn bằng tổng các hiệu điện thế IR của đoạn mạch ngoài và IR0 của điện trở trong của nguồn:
Cho rằng điện áp Ui và ở các cực nguồn bằng độ giảm điện áp IR ở mạch ngoài, ta có:
Công thức này cho thấy rằng NS. vân vân. c.nguồn lớn hơn hiệu điện thế giữa các cực của nó bằng giá trị của hiệu điện thế rơi bên trong nguồn... Hiệu điện thế giảm IR0 bên trong nguồn phụ thuộc vào cường độ dòng điện trong mạch I (dòng điện tải), được xác định bởi điện trở R của máy thu. Dòng tải càng cao, điện áp cực nguồn càng thấp:
Độ giảm điện áp trên nguồn cũng phụ thuộc vào điện trở trong R0.Sự phụ thuộc của điện áp Ui vào dòng điện I được mô tả bằng một đường thẳng (Hình 1). Sự phụ thuộc này được gọi là đặc tính bên ngoài của nguồn.
Ví dụ 1. Xác định điện áp trên các cực của máy phát ở dòng tải 1200 A nếu e. vân vân. s. là 640 V và điện trở trong là 0,1 Ohm.
Trả lời. Điện áp rơi trên điện trở trong của máy phát
Điện áp đầu cực máy phát điện
Trong tất cả các chế độ tải có thể, chế độ danh nghĩa là quan trọng nhất. Danh nghĩa là chế độ hoạt động do nhà sản xuất thiết lập cho thiết bị điện này theo các yêu cầu kỹ thuật dành cho nó. Nó được đặc trưng bởi điện áp danh định, dòng điện (điểm H trong Hình 1) và công suất. Các giá trị này thường được chỉ định trong hộ chiếu của thiết bị này.
Chất lượng cách điện của hệ thống lắp đặt điện phụ thuộc vào điện áp định mức và dòng điện định mức — nhiệt độ sưởi ấm của họ, xác định diện tích mặt cắt ngang của dây dẫn, khả năng chịu nhiệt của lớp cách điện được áp dụng và tốc độ làm mát của quá trình lắp đặt. Nếu vượt quá dòng định mức trong một thời gian dài, nó có thể làm hỏng cài đặt.
Cơm. 1. Đặc điểm bên ngoài của nguồn
Chế độ chờ… Ở chế độ này, mạch điện nối với nguồn bị hở, tức là không có mạch trong dòng điện. Trong trường hợp này, điện áp rơi bên trong IR0 sẽ bằng không
Do đó, ở chế độ không tải, điện áp ở các cực của nguồn năng lượng điện bằng e của nó. vân vân. (điểm X trong Hình 1). Hoàn cảnh này có thể được sử dụng để đo e. vân vân. v. nguồn điện.
Chế độ ngắn mạch. Đoản mạch (đoản mạch) một chế độ hoạt động như vậy của nguồn được gọi khi các đầu cuối của nó được đóng bằng một dây có điện trở có thể được coi là bằng không. Thực tế c. H. xảy ra khi các dây nối nguồn với máy thu được nối với nhau, vì các dây này thường có điện trở không đáng kể và có thể lấy bằng không.
Đoản mạch có thể xảy ra do hành động không đúng của nhân viên bảo dưỡng hệ thống lắp đặt điện hoặc nếu lớp cách điện của dây dẫn bị hỏng. Trong trường hợp sau, các dây này có thể được nối qua đất có điện trở rất thấp hoặc qua các bộ phận kim loại xung quanh (vỏ máy và thiết bị điện, các bộ phận của thân đầu máy, v.v.).
Dòng điện ngắn mạch
Do điện trở trong của nguồn R0 thường rất nhỏ nên cường độ dòng điện chạy qua nó tăng đến trị số rất lớn. Điện áp tại điểm đoản mạch trở thành 0 (điểm K trong Hình 1), nghĩa là năng lượng điện sẽ không truyền đến phần mạch điện nằm phía sau vị trí đoản mạch.
Ví dụ 2. Xác định dòng điện ngắn mạch của máy phát nếu e. vân vân. bằng 640 V và điện trở trong 0,1 ôm.
Trả lời.
Theo công thức
Đoản mạch là một chế độ khẩn cấp, vì dòng điện lớn tạo ra có thể khiến nguồn không sử dụng được, cũng như các thiết bị, thiết bị và dây dẫn có trong mạch. Chỉ đối với một số máy phát đặc biệt, chẳng hạn như máy phát hàn, đoản mạch không nguy hiểm và là một chế độ vận hành.
Trong một mạch điện, dòng điện luôn chạy từ các điểm trên mạch có điện thế cao hơn đến các điểm có điện thế thấp hơn. Nếu bất kỳ điểm nào của mạch được nối đất, thì tiềm năng của nó được coi là bằng không. Trong trường hợp này, điện thế của tất cả các điểm khác trong mạch sẽ bằng với điện áp tác dụng giữa các điểm này và mặt đất.
Khi bạn đến gần một điểm nối đất, tiềm năng của các điểm khác nhau trong mạch giảm, nghĩa là điện áp hoạt động giữa các điểm đó và mặt đất. Vì lý do này, các cuộn dây kích thích của động cơ kéo và máy phụ trợ, nơi có thể xảy ra quá điện áp lớn với dòng điện thay đổi đột ngột, cố gắng đưa vào mạch nguồn gần "mặt đất" hơn (đằng sau cuộn dây phần ứng).
Trong trường hợp này, điện áp thấp hơn sẽ tác động lên lớp cách điện của các cuộn dây này so với khi chúng được nối gần dây xích của đầu máy điện một chiều hoặc với cực không nối đất của bộ chỉnh lưu lắp đặt của đầu máy điện xoay chiều (tức là chúng sẽ ở mức cao hơn tiềm năng). Theo cách tương tự, các điểm của mạch điện có điện thế cao hơn sẽ nguy hiểm hơn đối với người tiếp xúc với các bộ phận mang điện của hệ thống lắp đặt điện. Đồng thời, nó rơi dưới điện áp cao hơn so với mặt đất.
Cần lưu ý rằng khi một điểm trong mạch điện được nối đất, sự phân bố dòng điện trong đó không thay đổi, vì điều này không hình thành các nhánh mới mà dòng điện có thể chạy qua.Nếu bạn nối đất hai (hoặc nhiều) điểm trên mạch có điện thế khác nhau, thì một nhánh (hoặc các nhánh) dẫn điện bổ sung được hình thành xuyên qua đất và sự phân bố dòng điện trong mạch sẽ thay đổi.
Do đó, sự vi phạm hoặc hư hỏng lớp cách điện của hệ thống lắp đặt điện, một trong những điểm được nối đất, sẽ tạo ra một mạch điện chạy qua, thực chất là dòng điện ngắn mạch. Điều tương tự cũng xảy ra với hệ thống lắp đặt điện không nối đất, khi hai điểm của hệ thống lắp đặt được nối đất. Khi một mạch điện bị đứt, tất cả các điểm của nó cho đến điểm đứt đều có cùng điện thế.